[发明专利]回热式蒸汽发生器的热交换器装置

说明书

本发明涉及用于回热式蒸汽发生器(HRSG)中的管式热交换器，更具体地说，涉及采用了与长平行集管相连的倒U型管的热交换器装置，这种装置在回热式蒸汽发生器中用作省煤器或过热器。

用在回热式蒸汽发生器中的省煤器或过热器的管式热交换器常采用由多根竖直走向的管连在一起的上下集管对，使热气，例如从气体涡轮排出的气体，能横向流过热交换器而加热在管内竖直流动的液体，从而产生加压蒸汽。现已公知这类热交换器有各种结构，例如在已公开的Haneda等人的美国专利4644067号，已公开的Kida1oski等人的美国专利4685426号，以及已公开的Motai等人的美国专利4944252号中都披露了这类热交换器。但是，采用上、下集管对的热交换器结构传热效率不高，而且成本昂贵，不符合要求，因此，人们力图改进这类热交换器的结构和设计。

本发明提供了一种管式热交换器装置和具有改进的集管及管构件的组装件，该装置尤其可用于回热式蒸汽发生器(HRSG)中的省煤器或过热器。该热交换器装置至少使用了两根长的平行集管，上述集管的走向彼此大致平行，并具有分别与第一集管和最后一根集管相通的入口和出口。相邻的集管由至少三排竖直走向的倒U型管连接在一起，这些集管由适当的构件从下面支承着。该热交换器装置由绝热对壳包围着，因而形成一个组装件。

通常在另一种更好的热交换装置的结构中，还装有两根上入口及出口集管，每根集管通过多排竖直走向的U形管与至少两根下集管相连，至少在两排相邻的管中装有这种U形管。最好采用四至十二根相邻的下集管，上述相邻的下集管由装在至少四排而通常为六至二十排相邻管中的多排倒U型管连接在一起。

本发明的管式热交换器装及绝热外壳有助于提供在回热式蒸汽发生器(HRSG)中适于用作省煤器或过热器的热交换器组件。这种热交换装置及组件对于在竖直管中流动的水或水蒸汽之类的流体传热均匀且能增大流体在管内流动的速度以改善热传输。

下面结合附图对本发明进行详细描述。其中：

图1为本发明的管式热交换器装置和组件的一个实施例的平面图，该装置适合用于回热式蒸汽发生器(HRSG)中；

图2为沿图1中2-2线截断一排竖直走向的，包括上、下集管的管路正截面图；

图3为沿图1中3-3线截断相邻一排竖直走向的管路的另一正截面图，上述管的下集管具有从下面支承的结构；

图4为与图1类似的管式热交换器组件的平面图，但该组件包括一个第二部件，此部件的集管位于靠近第一部件集管的一端，并与第一部件集管对准，每一部件都有分开的入口管道和出口管道；

图5为与图2和图3相似的管式热交换器细部放大正视图，图中示出了上和下外壳以及支承构件。

如图1所示，回热式热交换器装置10包括号入口上集管12相通的入口管道11，入口上集管通过多排竖走向管13与下集管14相连。下集管14通过多排竖直走的U形管15与相邻的平行集管16相连。图1中示出了四根相邻的下集管14,16,18和20，这些下集管通过多排U形竖直管15,17,19和21连在一起，此外，如图2和图3所示，对每根集管而言，这些U形管都排成一列。最后一排管21与一根出口上集管22相连，该集管又与出口管道23相通。显然，如图2和图3所示，四根下集管14-20连通在一起，并通过另外几排平行的、竖直走向管与入口上集管和出口上集管相连。可根据具体设备的空间范围或限制将入口管道11和出口管道23安排在沿集管长度方向的任何位置上，以使它们与各集管相通。热气流30，例如从气体涡轮中排出的已燃气，能横向流过热交换器管排或管列，将热量传给在多排管内流动的流体，例如传给已增压的水或水蒸汽。

热交换器装置10的各个集管和各个管道均被包围在外壳32中，该外壳是内部绝热的，以33表示，通常其横截面为矩形。下集管14-20由横梁34支承，该横梁沿集管长度方向留有间隔，横梁内部可以嵌入绝热层33。

在本发明的热交换器装置10的另一种使用结构中，可以省去上入口集管12和上出口集管22，而将入口及出口管道24和26分别直接与第一下集管14和最后一个下集管20相连，如图2和图3中虚线所示。这种结构与图3中所示的结构相似，也用一个绝热外壳32将热交换器装置包围，每根下集管14-20也由横梁34支承着。

本发明所提供的用于热交换器装置的集管和U形管结构能确保把热气流的热量均匀地传给管内流动的流体(水或水蒸汽)，而且还能增加管内流体的流速，大大减少回热式蒸汽发生器(HRSG)中特殊热负荷所需要的传热表面积，其减少量可高达5％。